[发明专利]一种修复地下水硝酸盐污染的微生物电化学装置和方法

摘要

本发明属于环境保护领域，特别涉及一种地下水硝酸盐污染原位修复的微生物电化学装置和方法。本发明装置由电极修复系统、电极控制系统、电极液循环系统以及温度控制/调节系统组成；通过电极控制系统，电极修复系统能够间歇处于微生物电解池状态(MEC)、微生物燃料电池状态(MFC)及开路状态；通过电极液循环系统，能够是控制电解液在阴极室和阳极室之间循环，并不断跟新电极液；温度控制/调节系统能够控制两电极室种电极液的温度，促进微生物新陈代谢。本发明的优点在于，采原位地下水修复，无需抽出地下水，修复效率高，能源利用率高，无二次污染，修复装置适应能力强，修复装置和修复过程简单，便于工业生产和操作。

主权项

1.一种修复受硝酸盐污染地下水的微生物电化学装置，其特征在于，该装置由电极修复系统、电极控制系统、电极液循环系统以及温度控制/调节系统组成；其中电极修复系统由阳极(12)、阴极(11)、阳极室(14)以及阴极室(10)组成，阳极(12)位于阳极室(14)中，阴极(11)位于阴极室(10)；电极修复系统与电极控制系统相连，电极控制系统(7)由定时开关(8)、直流电源(18)、定值电阻(17)、电流表(5)及其它控制元件组成；电极修复系统与电极液循环系统相连，电极液循环系统由循环泵(106、206)、储液槽(3)、脱氧装置(19)、控制阀(102、202)及循环管道(116、216)组成；电极修复系统与温度控制/调节系统相连，温度控制/调节系统由温度控制器(4)与加热和温度感应器(113、213)组成，该装置与修复井(15)相连；其中所述定时开关(8)能够自动间歇调节系统状态，使电极修复系统分别处于微生物电解池状态(MEC)、微生物燃料电池状态(MFC)及开路状态；其中所述电极控制系统能够根据线路电流自动调节处于MEC和MFC两种不同状态下电极之间的电压或电阻，调节精度为0.1V；其中所述阳极(12)和阴极(11)材料为碳毡；其中所述阳极室(14)和阴极室(10)由外壁和包裹在外壁的离子交换膜组成，阳离子交换膜包裹于阴极室(10)，阴离子交换膜包裹于阳极室(14)；其中所述阳极室(14)和阴极室(10)的外壁选用无毒环保的硬质PVC管或PE管，管侧壁均匀布有小孔，孔径为5mm，孔间距为5mm；其中所述阳离子交换膜和阴离子交换膜为透过率≥92％的无毒离子交换膜，膜厚度0.3～0.5mm，爆破强度≥0.3MPa；其中所述电极液位于阳极室(14)和阴极室(10)中，电极液为接种微生物后的培养液，培养液为人工合成培养液和适合微生物生长的有机废水、生活污水、农作物秸秆水解液，培养液的pH值为6.5～8.0，接种微生物取自生活污水处理厂缺氧或厌氧段的活性污泥；其中异养脱氮微生物主要为异养厌氧反硝化细菌和异养厌氧产电反硝化细菌；其中所述脱氧装置(19)为真空脱氧机，能够能使培养液的溶解氧不大于2.0mg/L；其中所述修复井的数量、位置和深度根据污染场地污染情况及趋势设置，修复井直径0.5m～1m；其中所述温度控制/调节系统能控制电极室内电极液的温度在25～35℃之间；其中所述直流电源(18)电压为1～100V；其中所述定值电阻(17)为1000Ω。